(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源側の入力軸から入力された回転動力が無段変速装置に伝達され、更に前記無段変速装置から従動軸に伝達された回転動力が減速ギア対、及び差動装置を介して出力軸に伝達される車両に用いられる車両用前後進切替装置を備えており、
前記前後進切替装置が、
前記無段変速装置の入力側あるいは出力側に設けられると共に、遊星歯車機構と、単一のブレーキと、二つのクラッチとを備えており、
前記遊星歯車機構が、
前記無段変速機の軸方向に並置されたフロントサンギア及びリアサンギアと、
前記フロントサンギア及び前記リアサンギアの各々に噛合する一体的に形成されたフロントプラネタリギア及びリアプラネタリギアと、
前記フロントプラネタリギア及びリアプラネタリギアを回転自在に支持するキャリアと、
前記フロントプラネタリギア及びリアプラネタリギアのうち一方と噛合するリングギアと、を構成要素として備え、
前記フロントプラネタリアギア及びリアプラネタリアギアは、一体的に形成されて前記キャリアと接続され、
前記構成要素のうちの一つを回転動力の入力要素とし、かつ前記構成要素のうち他の２つを回転動力の出力要素とし、前記出力軸に回転動力を出力可能なものであり、
前記出力軸が所定方向に回転する前進状態、及び前進状態とは逆方向に前記出力軸が回転する後進状態の切り替えを前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチによって実施可能であり、さらに前記前進状態においてギア比が高いハイギア状態、及びギア比が低いローギア状態の切り替えを前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチによって実施可能であることを特徴とする車両用無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構により構成された車両用前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に係る車両用無段変速装置、及び特許文献２に係る自動変速機が提供されている。特許文献１に係る車両用無段変速装置は、ベルト式無段変速機であり、無段変速装置と出力軸との間に配置された遊星ギア機構において、大サンギアと噛合する小歯車、及び小サンギアと噛合する大歯車を一体的に有するプラネタリピニオンギアが共通のキャリアによって回転自在に支持された構造とされている。
【０００３】
特許文献２に係る自動変速機は、遊星ギア機構を備えた多段式オートマチックトランスミッションである。この自動変速機が備える遊星ギア機構は、大小のギアを一体的に備えたプラネタリピニオンギアを利用した構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１９６４６３号公報
【特許文献２】特開平８−３２６８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、無段変速機（ＣＶＴ）を搭載した車両において、さらなる運動性能向上、あるいは燃費向上を図るべく、変速比幅を拡大することが求められている。このために、無段変速機構のプーリ径を拡大することも考えられるが、その分だけ設置スペースが大きくなる点、及び重量増加となる点で不利である。そこで、無段変速機構に対しハイギアあるいはローギアを組み合わせることにより、前記変速比幅を拡大することが考えられる。具体的には、前後進切替装置の遊星ギア機構にハイギアあるいはローギアを組み合わせることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されている車両用無段変速装置は、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能なものではなく、前述したような要望を満足できるものではない。また、特許文献２に開示されている自動変速機については、オートマチックトランスミッションの小型化を図ろうとするためのものであり、前述した要望を満足できるものではない。
【０００７】
一方、図１４に示されているようなラビニヨウ型遊星歯車機構により、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能な前後進切替装置を構成することも可能である。この遊星歯車機構は、軸長の長いロングピニオンギアＰＬと、入力軸Ｉが接続されたフロントサンギアＳＦ、フロントサンギアＳＦ及びロングピニオンギアＰＬの間に配され両者に噛合したショートピニオンギアＰＳ、出力軸Ｏに接続されロングピニオンＬＰと噛合したリアサンギアＳＲ、及びロングピニオンギアＰＬの外周に配されたリングギアＲを備えた構造とされている。図１４に示す遊星歯車機構においては、ロングピニオンＰＬが接続される系統にブレーキＢ３及びクラッチＣ３が設けられている。
【０００８】
しかしながら、上述したラビニヨウ型の遊星歯車機構においては、ショートピニオンギアＰＳ及びロングピニオンギアＰＬの二種類のピニオンギアが必要であり、これらを配列することにより径方向に装置構成が拡大するという問題がある。これにより、ラビニヨウ型の遊星歯車機構においては設計上の自由度を大きく取れないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、ハイギア状態及びローギア状態に切り替え可能であり、運動性能あるいは燃費性能の向上を図ることが可能であって、簡素な構成で設計上の自由度を確保可能な前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用無段変速装置は、動力源側の入力軸から入力された回転動力が無段変速装置に伝達され、更に前記無段変速装置から従動軸に伝達された回転動力が減速ギア対、及び差動装置を介して出力軸に伝達される車両に用いられる車両用前後進切替装置を備えている。本発明の車両用無段変速装置においては、前記前後進切替装置が、前記無段変速装置の入力側あるいは出力側に設けられると共に、遊星歯車機構と、単一のブレーキと、二つのクラッチとを備えており、前記遊星歯車機構が、前記無段変速機の軸方向に並置されたフロントサンギア及びリアサンギアと、前記フ
ロントサンギア及び前記リアサンギアの各々に噛合する一体的に形成されたフロントプラネタリギア（本実施形態では、例えば「フロントピニオンギヤ４２」）及びリアプラネタリギア（本実施形態では、例えば「リアピニオンギヤ４５」）と、前記フロントプラネタリギア及びリアプラネタリギアを回転自在に支持するキャリアと、前記フロントプラネタリギア及びリアプラネタリギアのうち一方と噛合するリングギアと、を構成要素として備え、前記フロントプラネタリアギア及びリアプラネタリアギアは、一体的に形成されて前記キャリアと接続され、前記構成要素のうちの一つを回転動力の入力要素とし、かつ前記構成要素のうち他の２つを回転動力の出力要素とし、前記出力軸に回転動力を出力可能なものとされている。本発明の車両用無段変速装置は、前記出力軸が所定方向に回転する前進状態、及び前進状態とは逆方向に前記出力軸が回転する後進状態の切り替えを前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチによって実施可能であり、さらに前記前進状態においてギア比が高いハイギア状態、及びギア比が低いローギア状態の切り替えを前記単一のブレーキと、前記二つのクラッチによって実施可能である。
【００１１】
本発明の車両用無段変速装置においては、単一のブレーキ及び二つのクラッチにより前進状態及び後進状態の切り替え、及び前進状態におけるギア比の切り替え（ハイギア状態，ローギア状態）を実施可能であり、これらの各状態において空転状態にある構成要素を一要素に抑制することができる。これにより、車両の燃費向上を図ることが可能となる。また、本発明の車両用無段変速装置においては、前後進切替装置をコンパクトに形成できるため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。さらに、本発明の車両用無段変速装置においては、前進状態においてハイギア状態とローギア状態とに切り替え可能であるため、ギア比の選択の余地が広がり、運動性能の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハイギア状態及びローギア状態に切り替える可能とすることにより運動性能あるいは燃費性能の向上を図ると共に、コンパクトな構成で設計上の自由度が大きい前後進切替装置を備えた車両用無段変速装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る四軸構成のベルト式無段変速機に係るスケルトン図である。
【図２】図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置が備える遊星歯車機構を概念的に示した正面図である。
【図３】図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図４】（ａ）は図１の無段変速機に採用されている前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図５】第一変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図６】（ａ）は図５に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図７】第二変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図８】（ａ）は図７に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る三軸構成のベルト式無段変速機に係るスケルトン図である。
【図１０】第三変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図１１】（ａ）は図１０に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図１２】第四変形例に係る前後進切替装置を示すスケルトン図である。
【図１３】（ａ）は図１２に示す前後進切替装置の係合表、（ｂ）は共線図である。
【図１４】（ａ）は従来技術の前後進切替装置を示すスケルトン図、（ｂ）は（ａ）の前後進切替装置が備える遊星歯車機構を概念的に示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
続いて、本発明の一実施形態に係るベルト式無段変速機Ｘ（以下、単に「無段変速機Ｘ」とも称す）について説明する。なお、本実施形態のベルト式無段変速機Ｘは、前後進切替装置４に特徴を有するが、前後進切替装置４の具体的構成の説明に先立ち、無段変速機Ｘの構成について概説する。
【００１５】
無段変速機Ｘは、ＦＦ横置き式の自動車用変速機であり、図１に示すように大略、入力軸３、前後進切替装置４、無段変速装置Ａ、デファレンシャル装置３０などで構成されている。入力軸３は、エンジン出力軸１によりトルクコンバータ２を介して駆動されるものであり、トルクコンバータ２のタービンランナ２ｂに接続されている。前後進切替装置４は、入力軸３の回転を正逆切り替えて駆動軸１０に伝達する装置である。また、無段変速装置Ａは、駆動プーリ１１と従動プーリ２１と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５とを備えている。デファレンシャル装置３０は、従動軸２０の動力を出力軸３２に伝達するものである。
【００１６】
無段変速機Ｘにおいては、入力軸３と駆動軸１０とは同一軸線上に配置されている。また、従動軸２０とデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置されている。さらに、従動軸２０と出力軸３２との中間には、これらの軸２０，３２に対して平行でかつ非同軸となるように中間軸３４が配置されている。従動軸２０と中間軸３４との間、及び中間軸３４と出力軸３２との間は、それぞれギアを介して接続されている。したがって、この無段変速機Ｘは全体として４軸構成とされている。Ｖベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。
【００１７】
無段変速機Ｘを構成する各部品は変速機ケース５の中に収容されている。トルクコンバータ２と前後進切替装置４との間には、オイルポンプ６が配置されている。オイルポンプ６は、トルクコンバータ２のポンプインペラ２ａにより駆動されるポンプギア９を備えている。
【００１８】
前後進切替装置４は、後に詳述するように遊星歯車機構４０、ブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２を備えており、入力軸３及び駆動軸１０に対して連結されている（図２及び図３参照）。前後進切替装置４は、ブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２の係合状態を変化させることにより、前後進の切り替え、及びギア比の切り替えを行うことが可能とされている。
【００１９】
無段変速装置Ａの駆動プーリ１１は、駆動軸（プーリ軸）１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上において軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられた油圧サーボ１２とを備えている。可動シーブ１１ｂの外周部には、背面側へ延びるピストン部１２ａが一体に形成され、このピストン部１２ａの外周部が駆動軸１０に固定されたシリンダ部１２ｂの内周部に摺接している。可動シーブ１１ｂとシリンダ部１２ｂとの間には、油圧サーボ１２の作動油室１２ｃが形成されており、この作動油室１２ｃへの油圧を制御することにより、変速制御を実施することができる。
【００２０】
従動プーリ２１は、従動軸（プーリ軸）２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上を軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられた油圧サーボ２２とを備えている。可動シーブ２１ｂの外周部には、背面側へ延びるシリンダ部２２ａが一体に形成され、このシリンダ部２２ａの内周部に従動軸２０に固定されたピストン部２２ｂ（固定ピストン）が摺接している。可動シーブ２１ｂとピストン部２２ｂとの間に油圧サーボ２２の作動油室２２ｃが形成され、この作動油室２２ｃの油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。また、作動油室２２ｃ内には、初期推力を与えるスプリング２４が配置されている。
【００２１】
従動軸２０の一端部はエンジン側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ２７ａが固定されている。出力ギア２７ａは、中間軸３４の一端側に設けられた第一中間ギア３４ａに噛み合っている。また、中間軸３４の他端側に設けられた第二中間ギア３４ｂは、デファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びる出力軸３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。
【００２２】
≪前後進切替装置４の具体的構成及び動作について≫
続いて、前後進切替装置４の具体的構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図３に示すように、前後進切替装置４は、遊星歯車機構４０と、ブレーキ５０と、第一クラッチ５１と、第二クラッチ５２とを備えたユニットＵ１によって構成されている。遊星歯車機構４０は、フロント側ギアセット４０Ｆと、リア側ギアセット４０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット４０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア４１、フロントピニオンギア４２、及びリングギア４３を備えている。また、リア側ギアセット４０Ｒは、構成要素としてリアサンギア４４、リアピニオンギア４５を備えている。さらに、遊星歯車機構４０は、フロントピニオンギア４２とリアピニオンギア４５とを繋ぐキャリア４６を構成要素として備えている。
【００２３】
遊星歯車機構４０において、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５は、一体的に形成されている。フロントピニオンギア４２は、リアピニオンギア４５よりも大径とされている。また、フロントサンギア４１は、リアサンギア４４よりも小径とされている。
【００２４】
フロント側ギアセット４０Ｆにおいて、フロントサンギア４１は、第一クラッチ５１を介して駆動軸１０に接続されている。また、フロントピニオンギア４２は、フロントサンギア４１とリングギア４３との間において、両ギア４１，４３に噛合した状態で設けられている。また、リングギア４３は入力軸３に接続されている。リア側ギアセット４０Ｒにおいて、リアサンギア４４はブレーキ５０に接続されている。また、リアピニオンギア４５は、キャリア４６を介してフロントピニオンギア４２と接続され、フロントピニオンギア４２と共に回動可能とされている。キャリア４６は、第二クラッチ５２を介して出力軸たる駆動軸１０に接続されている。
【００２５】
前後進切替装置４は、図４（ａ）に示すようにブレーキ５０、第一クラッチ５１、及び第二クラッチ５２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２を係合状態とし、ブレーキ５０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が直結された状態（ハイギア前進状態）となる。この状態において入力軸３を介して回転動力が入力されると、フロントピニオンギア４２及びフロントサンギア４１が回転し、第一クラッチ５１を介して駆動軸１０に回転動力が伝達される。また、フロントピニオンギア４２が回転すると、キャリアを介して接続されたリアピニオンギア４５がフロントピニオンギア４２と一体的に回転する。これによる回転動力は、キャリア４６及び第二クラッチ５２を介して駆動軸１０に伝達される。
【００２６】
また、第一クラッチ５１を非係合状態とし、第二クラッチ５２及びブレーキ５０を係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、リアサンギア４４が固定された状態になると共に、フロントサンギア４１を介して回転動力が伝達されない状態になる。この状態において入力軸３を介して回転動力が入力されると、フロントピニオンギア４２及びフロントサンギア４１がそれぞれフロントサンギア４１及びリアサンギア４４の回りを公転する。フロントピニオンギア４２に伝達された回転動力は、キャリア４６及び第二クラッチ５２を介して駆動軸１０に伝達される。
【００２７】
また、第一クラッチ５１及びブレーキ５０を係合状態とし、第二クラッチ５２を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、リアサンギア４４が固定されると共に、キャリア４６を介する動力伝達系統が切断された状態になる。この状態において入力軸３を介して回転動力が入力されると、フロントピニオンギア４２及びリアピニオンギア４５が自転し、フロントサンギア４１がリングギア４３とは逆方向に回転する。フロントサンギア４１に伝達された回転動力は、第一クラッチ５１を介して駆動軸１０に出力される。この際、駆動軸１０の回転方向は、上述したハイギア前進状態及びローギア前進状態のときとは逆向きとなる。
【００２８】
ここで、上述した前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図４（ｂ）に示す通りとなる。前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合は、直結状態になるため、各構成要素の回転数（回転速度）は減速されない。一方、ローギア前進状態とした場合は、キャリア４６を介して出力される出力回転数が低下し、減速された状態になる。また、後進状態とした場合は、フロントサンギア４１の回転数が負の状態、すなわちフロントサンギア４１が入力とは逆方向に回転した状態になる。
【００２９】
また、フロントサンギア４１の歯数をＺＳｆ、リアサンギア４４の歯数をＺＳｒ、フロントピニオンギア４２の歯数をＺＰｆ、リアピニオンギア４５の歯数をＺＰｒ、リングギア４３の歯数をＺＲとすると、前後進切替装置４がローギア前進状態である場合、及び後進状態である場合のギア比は、それぞれ下記の（数式１）及び（数式２）により導出することができる。なお、前後進切替装置４がハイギア前進状態である場合は、上述したように直結状態であるため、ギア比は１である。
【００３０】
【数１】
0005816952.tif 000002
【００３１】
【数２】
0005816952.tif 000003
【００３２】
さらに具体的に説明すると、フロントサンギア４１の歯数ＺＳｆが２３、リアサンギア４４の歯数ＺＳｒが４１、フロントピニオンギア４２の歯数ＺＰｆが３４、リアピニオンギア４５の歯数ＺＰｒが２９、リングギア４３の歯数ＺＲが９１の場合、ローギア前進状態とすることによりギア比が１．５２８となる。また、前後進切替装置４を後進状態とすることによりギア比が−１．４０２となる。
【００３３】
上述したように、本実施形態の無段変速装置Ｘにおいては、単一のブレーキ５０と、第一クラッチ５１及び第二クラッチ５２により前進状態及び後進状態の切り替え、及び前進状態におけるギア比の切り替え（ハイギア状態，ローギア状態）を実施することが可能である。また、ハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態のいずれの状態においても、空転状態にある構成要素が一要素だけであるため、無段変速装置Ｘを搭載した車両の燃費向上を図ることが可能となる。また、無段変速装置Ｘにおいては、構成要素数が少ないため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。さらに、無段変速装置Ｘにおいては、車両を前進させる際に、ハイギア前進状態とローギア前進状態とに切り替え可能であるため、ワイドレシオ化することが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、無段変速装置Ａに対して入力側、すなわちエンジンから車輪に至る一連の動力伝達系統において無段変速装置Ａに対して上流側に前後進切替装置４を設けた例を示したが、本発明はこれに限定される訳ではない。具体的には、図１に二点鎖線で示すように、無段変速装置Ａに対して出力側（下流側）に前後進切替装置４を設けても良い。
【００３５】
≪前後進切替装置４の第一変形例について≫
前後進切替装置４は、上述したユニットＵ１を備えたものに限定される訳ではなく、ユニットＵ１に代えて例えば図５に示すようなユニットＵ２を採用したものであってもよい。以下、ユニットＵ２を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
図５に示すように、本変形例のユニットＵ２は、遊星歯車機構６０と、ブレーキ７０と、第一クラッチ７１と、第二クラッチ７２とを備えている。遊星歯車機構６０は、フロント側ギアセット６０Ｆと、リア側ギアセット６０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット６０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア６１、フロントピニオンギア６２、及びリングギア６３を備えている。また、リア側ギアセット６０Ｒは、構成要素としてリアサンギア６４、リアピニオンギア６５を備えている。さらに、遊星歯車機構６０は、フロントピニオンギア６２とリアピニオンギア６５とを繋ぐキャリア６６を構成要素として備えている。
【００３７】
遊星歯車機構６０において、フロントピニオンギア６２及びリアピニオンギア６５は、一体的に形成されている。フロントピニオンギア６２は、リアピニオンギア６５よりも大径とされている。また、フロントサンギア４１は、リアサンギア４４よりも小径とされている。
【００３８】
フロント側ギアセット６０Ｆにおいて、フロントサンギア６１は、入力軸３に接続されている。また、フロントピニオンギア６２は、フロントサンギア６１とリングギア６３との間において、両ギア６１，６３に噛合している。リングギア６３は第一クラッチ７１を介して出力軸たる駆動軸１０に接続されている。リア側ギアセット６０Ｒにおいて、リアサンギア６４は第二クラッチ７２を介して駆動軸１０に接続されている。また、リアピニオンギア６５は、キャリア６６を介してフロントピニオンギア６２に対して接続されている。キャリア６６は、ブレーキ７０に接続されている。
【００３９】
前後進切替装置４は、図６（ａ）に示すようにブレーキ７０、第一クラッチ７１、及び第二クラッチ７２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２を係合状態とし、ブレーキ７０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が直結された状態（ハイギア前進状態）となる。この状態において入力軸３を介してフロントサンギア６１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア６２及びリングギア６３が回転し、第一クラッチ７１を介して駆動軸１０に回転動力が伝達される。また、フロントピニオンギア６２が回転すると、リアピニオンギア６５も自転する。これによる回転動力は、リアサンギア６４及び第二クラッチ７２を介して駆動軸１０に伝達される。
【００４０】
また、第一クラッチ７１を非係合状態とし、第二クラッチ７２及びブレーキ７０を係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、第一クラッチ７１を介してリングギア６３から駆動軸１０に繋がる動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントピニオンギア６２、及びリアピニオンギア６５が固定された状態になる。この状態において入力軸３を介してフロントサンギア６１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア６２及びリアピニオンギア６５が自転する。これに伴い、リアサンギア６４がフロントサンギア６１と同一方向に回転する。これにより、フロントサンギア６１に入力された回転動力は、フロントピニオンギア６２、リアピニオンギア６５、リアサンギア６４、及び第二クラッチ７２を介し、減速された状態で駆動軸１０に出力される。
【００４１】
また、第一クラッチ７１及びブレーキ７０を係合状態とし、第二クラッチ７２を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、第二クラッチ７２を介してリアサンギア６４から駆動軸１０に繋がる動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントピニオンギア６２、及びリアピニオンギア６５が固定された状態になる。この状態において入力軸３を介してフロントサンギア６１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア６２、リングギア６３、及び第一クラッチ７１を介して駆動軸１０に回転動力が伝達される。この際、駆動軸１０の回転方向は、上述したハイギア前進状態及びローギア前進状態のときとは逆向きとなる。
【００４２】
ここで、上述したユニットＵ２を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図６に示す通りとなる。前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合は、直結状態になるため、フロントサンギア６１に入力された回転数が減速されることなく各構成要素に伝達される。一方、ローギア前進状態とした場合は、リアサンギア６４を介して出力される出力回転数が低下した状態になる。また、後進状態とした場合は、リングギア６３の回転数が負の状態になり、入力とは逆方向の回転として出力される。
【００４３】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ２を採用した場合についても、ユニットＵ１を採用した場合と同様に、単一のブレーキ７０と、第一クラッチ７１及び第二クラッチ７２により前進及び後進の切り替え、及びギア比のワイドレシオ化が可能となる。また、空転状態にある構成要素を最小限（一要素）に抑制し、燃費向上を図ることが可能となる。さらに、構成要素数を最小限に抑制し、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００４４】
なお、本変形例に係る無段変速装置４についても、上述したユニットＵ１を備えた前後進切替装置４と同様に、無段変速装置Ａに対して入力側（上流側）に配置する構成に限定されるものではない。具体的には、図１に二点鎖線で示すように、無段変速装置Ａに対して出力側（下流側）に配置されても良い。
【００４５】
≪前後進切替装置４の第二変形例について≫
図１に示す４軸構成の無段変速機Ｘに適用可能な前後進切替装置４として、ユニットＵ１，ユニットＵ２を採用したものを例示したが、これらに代えて例えば図７に示すようなユニットＵ３を４軸構成の無段変速機Ｘに採用することが可能である。以下、ユニットＵ３を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４６】
図７に示すように、本変形例のユニットＵ３は、遊星歯車機構１２０と、ブレーキ１３０と、第一クラッチ１３１と、第二クラッチ１３２とを備えている。遊星歯車機構１２０は、フロント側ギアセット１２０Ｆと、リア側ギアセット１２０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット１２０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア１２１、及びフロントピニオンギア１２２を備えている。また、リア側ギアセット１２０Ｒは、構成要素としてリングギア１２３、リアサンギア１２４、及びリアピニオンギア１２５を備えている。さらに、遊星歯車機構１２０は、フロントピニオンギア１２２とリアピニオンギア１２５とを繋ぐキャリア１２６を構成要素として備えている。
【００４７】
遊星歯車機構１２０において、フロントピニオンギア１２２及びリアピニオンギア１２５は、一体的に形成されている。フロントピニオンギア１２２は、リアピニオンギア１２５よりも小径とされている。また、フロントサンギア１２１は、リアサンギア１２４よりも大径とされている。
【００４８】
フロント側ギアセット１２０Ｆにおいて、フロントサンギア１２１は入力軸３に接続されている。また、フロントピニオンギア１２２は、フロントサンギア１２１と噛合している。リア側ギアセット１００Ｒにおいて、リングギア１２３は、第一クラッチ１３１を介して出力軸たる駆動軸１０に接続されている。リアサンギア１２４は第二クラッチ１３２を介して駆動軸１０に接続されている。また、リアピニオンギア１２５は、フロントピニオンギア１２２と共にキャリア１２６を介してブレーキ１３０に接続されている。
【００４９】
前後進切替装置４は、ブレーキ１３０、第一クラッチ１３１、及び第二クラッチ１３２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ１３１を非係合状態とし、第二クラッチ１３２及びブレーキ１３０を係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態においては、リングギア１２３を介して駆動軸１０に至る動力伝達系統が切断される。また、フロントピニオンギア１２２及びリアピニオンギア１２５が固定される。従って、ハイギア前進状態においてフロントサンギア１２１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア１２２、リアピニオンギア１２５、リアサンギア１２４、及び第二クラッチ１３２を介して駆動軸１０に回転動力が出力される。
【００５０】
また、第一クラッチ１３１及び第二クラッチ１３２を係合状態とし、ブレーキ１３０を非係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においてフロントサンギア１２１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア１２２、リアピニオンギア１２５、リングギア１２３、及び第一クラッチ１３１を介して駆動軸１０に回転動力が出力される。また、リアピニオンギア１２５が回転することにより、リアサンギア１２４及び第二クラッチ１３２を介して駆動軸１０に回転動力が伝達される。
【００５１】
また、第一クラッチ１３１及びブレーキ１３０を係合状態とし、第二クラッチ１３２を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、フロントピニオンギア１２２及びリアピニオンギア１２５が固定状態になる。また、リアサンギア１２４から第二クラッチ１３２を介して駆動軸１０に至る動力伝達系統が切断された状態になる。この状態においてフロントサンギア１２１に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア１２２、リアピニオンギア１２５、リングギア１２３、及び第一クラッチ１３１を介して駆動軸１０に回転動力が出力される。
【００５２】
ここで、上述したユニットＵ３を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図８に示す通りとなる。ユニットＵ３においては、前後進切替装置４をハイギア前進状態とすると、フロントサンギア１２１に入力された回転数が増加した状態でリアサンギア１２４を介して出力される。また、ローギア前進状態とした場合は、入力した回転数のままリアサンギア１２４を介して出力される。また、行進状態とした場合は、リングギア１２３を介して負の回転数（逆回転）で出力される。
【００５３】
上述したユニットＵ３を前後進切替装置４に採用した場合、ブレーキ１３０、第一クラッチ１３１、及び第二クラッチ１１２の係合状態を変更することにより適宜前進及び後進の切り替え、及び前進時におけるギア比の変更が可能となる。また、ユニットＵ３を採用した場合についても、空転状態にある構成要素が一要素で済むため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００５４】
≪前後進切替装置４の第三変形例について≫
続いて、前後進切替装置４の第三変形例について説明する。本変形例に係る前後進切替装置４は、図１０に示すように、上述したユニットＵ１〜Ｕ３に代えてユニットＵ４を採用したものである。以下、ユニットＵ４を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００５５】
本変形例のユニットＵ４を備えた前後進切替装置４は、図９に示すように３軸構成の無段変速機Ｘ’に採用することが可能である。具体的には、図９に示す無段変速機Ｘ’は、図１に示す無段変速機Ｘから中間軸３４等を省略した構造とされている。具体的には、無段変速機Ｘ’においては、入力軸３と駆動軸１０とが同一軸線上に配置されている。また、従動軸２０及びデファレンシャル装置３０の出力軸３２とが入力軸３に対して平行でかつ非同軸に配置され、出力ギヤ２７ａ及びリングギヤ３１を介して接続されている。無段変速機Ｘ’は、３軸構成とされている点を除いて上述した無段変速機Ｘと同様の構造とされているため、その他の構成については図中において同一の符号を付し、詳細の説明を省略する。
【００５６】
図１０に示すように、本変形例のユニットＵ４は、遊星歯車機構８０と、ブレーキ９０と、第一クラッチ９１と、第二クラッチ９２とを備えている。遊星歯車機構８０は、フロント側ギアセット８０Ｆと、リア側ギアセット８０Ｒとに大別される。フロント側ギアセット８０Ｆは、構成要素としてフロントサンギア８１、フロントピニオンギア８２、及びリングギア８３を備えている。また、リア側ギアセット８０Ｒは、構成要素としてリアサンギア８４、リアピニオンギア８５を備えている。さらに、遊星歯車機構８０は、フロントピニオンギア８２とリアピニオンギア８５とを繋ぐキャリア８６を構成要素として備えている。
【００５７】
遊星歯車機構８０において、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５は、一体的に形成されている。フロントピニオンギア８２は、リアピニオンギア８５よりも大径とされている。また、フロントサンギア８１は、リアサンギア８４よりも小径とされている。
【００５８】
フロント側ギアセット８０Ｆにおいて、フロントサンギア８１は、第二クラッチ９２を介して駆動軸１０に接続されている。また、フロントピニオンギア８２は、フロントサンギア８１とリングギア８３との間において、両ギア８１，８３に噛合している。リングギア８３は、入力軸３に接続されている。リア側ギアセット８０Ｒにおいて、リアサンギア８４は第一クラッチ９１を介して駆動軸１０に接続されている。また、リアピニオンギア８５は、キャリア８６を介してブレーキ９０に接続されている。
【００５９】
前後進切替装置４は、図１１（ａ）に示すようにブレーキ９０、第一クラッチ９１、及び第二クラッチ９２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ９１を非係合状態とし、第二クラッチ９２及びブレーキ９０を係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態においては、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５がブレーキ９０によって固定された状態になる。また、リアサンギア８４から駆動軸１０への動力伝達系統が切断された状態になる。この状態において入力軸３からリングギア８３に回転動力が入力されると、この回転動力がフロントピニオンギア８２、フロントサンギア８１、及び第二クラッチ９２を介して駆動軸１０に伝達され、出力される。
【００６０】
また、第一クラッチ９１及びブレーキ９０を係合状態とし、第二クラッチ９２を非係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、第二クラッチ９２を介してフロントサンギア８１から駆動軸１０に繋がる動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントピニオンギア８２、及びリアピニオンギア８５が固定された状態になる。この状態においてリングギア８３に回転動力が入力されると、フロントピニオンギア８２及びリアピニオンギア８５が自転する。回転動力は、リアピニオンギア８５に伝達され、第一クラッチ９１を介して駆動軸１０に出力される。
【００６１】
また、第一クラッチ７１及び第二クラッチ９２を係合状態とし、ブレーキ９０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、リングギア８３に入力された回転動力が、フロントピニオンギア８２、フロントサンギア８１及び第二クラッチ９２を介して駆動軸１０に伝達される。また、フロントピニオンギア８２と共にリアピニオンギア８５が回転することにより、回転動力がリアサンギア８４及び第一クラッチ９１を介して駆動軸１０に伝達される。
【００６２】
ここで、上述したユニットＵ４を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図１１（ｂ）に示すように、前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合及びローギア前進状態とした場合の双方において、入力された回転方向とは逆向きの回転として出力される。また、ハイギア前進状態とした場合は、ローギア前進状態とした場合よりも大きな回転数となって駆動軸１０に出力される。
【００６３】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ４を採用した場合についても、ユニットＵ１等を採用した場合と同様に、ブレーキ９０と、第一クラッチ９１及び第二クラッチ９２の係合状態を適宜変更することにより前進及び後進の切り替え、及び前進時におけるギア比の変更が可能となる。また、ユニットＵ４を採用した場合、空転状態にある構成要素が一要素で済むため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００６４】
なお、本変形例に係るユニットＵ４を備えた無段変速装置４についても、上述したユニットＵ１等を備えた前後進切替装置４と同様に、無段変速装置Ａに対して入力側（上流側）に配置する構成に限定されるものではない。具体的には、図９に二点鎖線で示すように、無段変速装置Ａに対して出力側（下流側）に配置されても良い。
【００６５】
≪前後進切替装置４の第四変形例について≫
上述した３軸構成の無段変速機Ｘ’（図９参照）に適用可能な前後進切替装置４の変形例として、図１２に示すようなユニットＵ５がある。以下、ユニットＵ５を備えた前後進切替装置４の変形例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００６６】
図１２に示すように、本変形例のユニットＵ５は、遊星歯車機構１００と、ブレーキ１１０と、第一クラッチ１１１と、第二クラッチ１１２とを備えている。遊星歯車機構１００は、フロント側ギアセット１００Ｆと、リア側ギアセット１００Ｒとに大別される。フロント側ギアセット１００Ｆは、構成要素としてフロントサンギア１０１、フロントピニオンギア１０２、及びリングギア１０３を備えている。また、リア側ギアセット１００Ｒは、構成要素としてリアサンギア１０４、リアピニオンギア１０５を備えている。さらに、遊星歯車機構１００は、フロントピニオンギア１０２とリアピニオンギア１０５とを繋ぐキャリア１０６を構成要素として備えている。
【００６７】
遊星歯車機構１００において、フロントピニオンギア１０２及びリアピニオンギア１０５は、一体的に形成されている。フロントピニオンギア１０２は、リアピニオンギア１０５よりも大径とされている。また、フロントサンギア１０１は、リアサンギア１０４よりも小径とされている。
【００６８】
フロント側ギアセット１００Ｆにおいて、フロントサンギア１０１はブレーキ１１０に接続されている。また、フロントピニオンギア１０２は、フロントサンギア１０１とリングギア１０３との間において、両ギア１０１，１０３に噛合している。リングギア１０３は、第一クラッチ１１１を介して出力軸たる駆動軸１０に接続されている。リア側ギアセット１００Ｒにおいて、リアサンギア１０４は入力軸３に接続されている。また、リアピニオンギア１０５は、第二クラッチ１１２を介して駆動軸１０に接続されている。
【００６９】
前後進切替装置４は、図１３（ａ）に示すようにブレーキ１１０、第一クラッチ１１１、及び第二クラッチ１１２の係合状態を切り替えることによりハイギア前進状態、ローギア前進状態、及び後進状態に切り替えることができる。具体的には、第一クラッチ１１１及びブレーキ１１０を係合状態とし、第二クラッチ１１２を非係合状態とすると、前後進切替装置４がハイギア前進状態となる。この状態においては、第二クラッチ１１２を介してリアピニオンギア１０５から駆動軸１０に至る動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントサンギア１０１が固定された状態になる。この状態において入力軸３を介してリアサンギア１０４に回転動力が入力されると、回転動力がリアピニオンギア１０５、フロントピニオンギア１０２、及びリングギア１０３の順で伝達し、第一クラッチ１１１を介して駆動軸１０に出力される。
【００７０】
また、第一クラッチ１１１を非係合状態とし、第二クラッチ１１２及びブレーキ１１０を係合状態とすると、前後進切替装置４がローギア前進状態になる。この状態においては、第一クラッチ１１１を介してリングギア１０３から駆動軸１０に繋がる動力伝達系統が切断された状態になる。また、フロントサンギア１０１が固定された状態になる。この状態においてリアサンギア１０４に回転動力が入力されると、リアピニオンギア１０５及び第二クラッチ１１２を介して駆動軸１０に出力される。
【００７１】
また、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２を係合状態とし、ブレーキ１１０を非係合状態とすると、前後進切替装置４が後進状態に切り替わる。この状態においては、リアピニオンギア１０５及び第二クラッチ１１２を介して動力が駆動軸１０に出力されると共に、フロントピニオンギア１０２、リングギア１０３及び第一クラッチ１１１を介して動力が駆動軸１０に出力される。
【００７２】
ここで、上述したユニットＵ５を備えた前後進切替装置４の共線図を概念的に示すと、図１３（ｂ）に示す通りとなる。ユニットＵ５においては、上述した第三変形例のユニットＵ４と同様に、前後進切替装置４をハイギア前進状態とした場合及びローギア前進状態とした場合の双方において、入力された回転方向とは逆向きの回転として出力される。また、ハイギア前進状態とした場合は、ローギア前進状態とした場合よりも大きな回転数となって駆動軸１０に出力される。
【００７３】
前後進切替装置４において上述したユニットＵ５を採用した場合、ブレーキ１１０と、第一クラッチ１１１及び第二クラッチ１１２の係合状態を変更することにより適宜前進及び後進の切り替え、及び前進時におけるギア比の変更を実施することが可能となる。また、ユニットＵ５を採用した場合についても、空転状態にある構成要素が一要素で済むため、軽量化による燃費向上、及び製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００７４】
なお、本変形例に係るユニットＵ５を備えた無段変速装置４についても、上述したユニットＵ４を備えた前後進切替装置４と同様に、無段変速装置Ａに対して入力側（上流側）に配置する構成に限定されるものではない。具体的には、図９に二点鎖線で示すように、無段変速装置Ａに対して出力側（下流側）に配置されても良い。
【符号の説明】
【００７５】
３                                入力軸
４                                前後進切替装置
１０                                駆動軸（出力軸）
４０，６０，８０，１００，１２０    遊星歯車機構
４１，６１，８１，１０１，１２１    フロントサンギア
４２，６２，８２，１０２，１２２    フロントピニオンギア
４３，６３，８３，１０３，１２３    リングギア
４４，６４，８４，１０４，１２４    リアサンギア
４５，６５，８５，１０５，１２５    リアピニオンギア
４６，６６，８６，１０６，１２６    キャリア
５０，７０，９０，１１０，１３０    ブレーキ
５１，７１，９１，１１１，１３１    第一クラッチ
５２，７２，９２，１１２，１３２    第二クラッチ
【図１】
0005816952.tif 000004
【図２】
0005816952.tif 000005
【図３】
0005816952.tif 000006
【図４】
0005816952.tif 000007
【図５】
0005816952.tif 000008
【図６】
0005816952.tif 000009
【図７】
0005816952.tif 000010
【図８】
0005816952.tif 000011
【図９】
0005816952.tif 000012
【図１０】
0005816952.tif 000013
【図１１】
0005816952.tif 000014
【図１２】
0005816952.tif 000015
【図１３】
0005816952.tif 000016
【図１４】
0005816952.tif 000017